부산대학교 도서관

This study was conducted to develop AI and SW-based science education programs for fifth-grade elementary school students and to find out the effect of the programs on the science and core competencies of elementary school students. To this end, a seven-session (13 sessions) program was developed by extracting content elements related to AI and SW education through the Ministry of Education and the Korea Science and Creativity Foundation's "Elementary and Secondary Artificial Intelligence Education Content Standards" and the 2015 revised science and curriculum analysis.In order to find out the effectiveness of the developed program, an AI and SW-based science education program was applied using science curriculum hours as a single group pre-post test method. The test of science and core competencies was conducted using a test tool consisting of questions in a total of five areas (scientific thinking ability, scientific inquiry ability, scientific problem solving ability, scientific communication ability, scientific participation and lifelong learning ability). Quantitative and qualitative research results were analyzed using additional reflection papers. The results of this study are as follows.First, a science education program based on SW and AI was developed. The content elements of the SW and AI-based science education program were selected by analyzing the content standards of artificial intelligence education in elementary and secondary schools (Ministry of Education, Korea Science Foundation, 2021) and the 'Solar System and Stars' unit of the 2015 revised 5th grade science curriculum, and a total of 7 sessions (13 sessions) were developed. Based on various SW, it was possible to acquire related scientific knowledge and effectively understand scientific concepts. The program was developed in the direction of reinforcing the learning of scientific concepts by utilizing the principles and understanding of artificial intelligence. The practice-oriented education was made through the process of learning the concept and use of artificial intelligence and programming using entries. In addition, activities to collect, analyze, and utilize data related to the core concepts of the unit were organized so that scientific concepts could be understood more effectively. In the process of SW design experience activities, the process of experiencing convergent problem solving and understanding artificial intelligence elements through programming activities was included.Second, it was found that the AI and SW-based science education program had a positive effect on the science and core competencies of elementary school students (p
이 연구는 초등학교 5학년 학생을 대상으로 SW·AI 기반의 과학교육 프 로그램을 개발하고, 개발한 프로그램이 초등학생의 과학과 핵심역량에 미치 는 효과를 알아보기 위하여 수행하였다. 이를 위해 2015 개정 과학과 교육 과정과 교육부와 한국과학창의재단의 ‘초·중등 인공지능 교육 내용 기준’ 분 석을 통해 SW·AI 교육과 관련이 있는 내용 요소들을 추출하여 13차시 분 량의 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램의 효과를 알아보기 위해 단일집단 사전사후 검사 방법으 로 과학 교과 시간을 활용하여 SW·AI 기반의 과학교육 프로그램을 적용하 였다. 총 5개 영역(과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제해결력, 과 학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력)으로 문항이 구성된 검 사 도구를 사용하여 과학과 핵심역량에 대한 검사를 실시하였다. 성찰지를 추가로 활용하여 양적·질적 연구 결과를 분석하였다. 이 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, SW·AI 기반의 과학교육 프로그램을 개발하였다. 초·중등 인공지능 교육 내용 기준(교육부, 한국과학창의재단, 2021)과 2015 개정 5학년 과학 교 육과정의 ‘태양계와 별’ 단원을 분석하여 SW·AI 기반의 과학교육 프로그램의 내용 요소를 선정하였으며 총 7회기(13차시)의 프로그램을 개발하였다. 다양 한 SW를 바탕으로 관련 과학적 지식을 습득하고, 과학적 개념을 효과적으로 이해할 수 있도록 하였다. 인공지능의 원리와 이해를 활용하여 과학 개념을 학습을 강화하는 방향으로 프로그램을 개발하였다. 인공지능의 개념, 활용에 대해 학습하며 엔트리를 활용해 프로그래밍하는 과정을 통해 실습 중심의 교 육이 되도록 하였다. 또한, 과학적 개념을 보다 효과적으로 이해할 수 있도록 단원의 핵심개념과 관련된 데이터를 수집, 분석, 활용하는 활동을 구성하였 다. SW 설계 체험 활동 과정에서 융합적인 문제 해결을 경험하고, 프로그래 밍 활동을 통해 인공지능 요소를 이해하는 과정을 포함시켰다. 둘째, SW·AI 기반의 과학교육 프로그램은 초등학생의 과학과 핵심역량에 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있었다(p